Yano E plus 2021년 8월호(NO.161)
내용목차
≪차세대 시장 트렌드≫
차세대 양자 기술 시리즈(4)~양자암호통신~
~양자컴퓨터 시대에서도 정보를 안전하게 송수신할 수 있도록
양자암호통신의 네트워크 기술을 확립하는 것이 급선무~
1. 양자암호통신이란
2. 광역양자암호통신 네트워크의 확립
3. 양자암호통신의 기술과제
3-1. 양자키분배(QKD)
3-2. 신뢰 노드 (Trusted Node) 기술
3-3. 양자암호통신 링크기술
3-4. 양자중계기술
3-5. 광역네트워크 관련 기술
4. 양자암호통신의 시장규모 예측
그림·표1. 양자 암호 통신의 일본 국내 및 세계 시장규모 예측(금액: 2025-2050년 예측)
5. 양자암호통신에 관련된 기업·연구기관의 대응 동향
5-1. 국립대학법인 오사카대학
(1) 「전광(全光)」으로 양자중계의 원리 검증 실험에 성공 ~궁극의 정보처리 네트워크 「양자인터넷」 실현을 향한 첫걸음~
그림1. 전광 양자중계 실험장치
그림2. 전광 양자중계 개념도
그림3. 이번 실험 개요: 생존한 광자의 양자 상태가 3광자 그래프 상태의 나머지 광자에 양자 텔레포테이션됨으로써 손실 내성 양자 텔레포테이션이 실현】
(2) 단일 공명 구성의 2차 비선형 광도파로 공진기로부터의 1,000모드를 넘는 주파수 다중 광자쌍의 형성
(3) 문샷형 연구개발사업 ‘네트워크형 양자컴퓨터 양자사이버스페이스’
5-2. 국립대학법인 시즈오카대학
(1) 안전한 양자 네트워크 부호의 특징
(2) 멀티플 유니캐스트 방식으로서의 양자 네트워크 부호
그림4. 통신 프로토콜의 종류 (좌)유니캐스트 (1:1) 방식, (중)멀티캐스트 (1: 복수) 방식, (우)멀티플 유니캐스트 (복수: 복수) 방식
그림5. (좌)은닉성을 가지지 않는 양자 네트워크 부호, (우)은닉성을 갖는 2개의 양자 네트워크 부호, c, d는 고전적인 비밀 키, 고전 네트워크에서는 b0, b1이 입력인데 반해 양자 네트워크에서는 다른 b0, b1의 값에 대한 임의의 중첩 상태가 입력이 된다
(3) 양자 네트워크 부호와 QKD와의 비교
그림6. 임의의 에지에 1개에 대한 공격에 대해 은닉성을 가지는 양자 네트워크 부호의 예, s는 고전적인 비밀 키, 양자 네트워크에의 입력은 i1, i2, …, in-1, in에 대한 임의의 중첩 상태이다
5-3. 학교법인 다마가와학원/다마가와대학
그림7. Y-00 암호 트랜시버(강도변조방식)를 이용한 1,000km 전송실험,
(상)실험 구성, (하)전송 전과 1,000 km 전송 후의 Y-00 암호 신호의 파형
그림8. Y-00 암호 트랜시버 응용: 시큐어 광 무선 통신
그림 9.40Gbps 디지털 코히런트 위상 변조 Y-00 암호의 10,118km 전송의 실험 구성
그림10. 조밀광 위상 랜더마이즈법을 실현하는 IQ 변조기의 구성
5-4. 국립대학법인 도야마대학
(1) 양자암호의 안전성에 관한 개념
(2) QKD의 불완전성에 따른 통신거리 감소를 막는 새로운 이론 제안
그림11. QKD 송수신 시스템 예
그림12. 변조 에러 δ의 값에 대한 키 생성률의 거리의존성 (좌)기존의 안전성 이론(GLLP)에 의한 키 생성률, (우)다마키연구실 등이 고안한 신 안전성 이론에 의한 키 생성률
(3) QKD의 안전성 허점을 막는 포괄적 이론 확립
그림13. 임의의 정보유출이 존재하는 하에서의 암호 키 생성률의 감쇠율 의존성
5-5 일본전기 주식회사(NEC)
(1) 양자암호기술에 관한 NEC의 대응
①양자암호기술의 필요성과 NEC의 대응
②양자암호의 구조
그림14. 양자암호의 구조
③광역에서의 키 공유 네트워크
그림15. 광역에서의 키 공유 네트워크의 모식도
(2) NEC의 QKD 방식
①BB84 방식
그림16. 일반적인 QKD 방식: BB84 방식
②CV-QKD 방식
그림17. NEC가 가쿠슈인대학과 공동으로 연구개발을 추진하고 있는 CV-QKD 방식
(3) 실증사례
①유선암호통신에 대한 적용
그림18. 유선암호통신에 적용
②암호화 통신망
그림19. 암호화 통신 네트워크
③생체인증 데이터 은닉전송시스템
그림20. 생체인증 데이터 은닉전송시스템
④의료분야용 실증 검증
그림21. 의료분야용 실증 검증
⑤금융분야 실증검증
그림22. 금융분야용 실증 검증
5-6. 후루카와전기공업 주식회사
그림23. 다노드 일괄접속 중계 모식도
그림24. 다이아몬드 NV 중심을 이용한 복수 회 가능한 양자 중계 모식도
5-7. 국립대학법인 홋카이도대학
(1) SIP: '광·양자를 활용한 Society 5.0 실현화 기술' 중 '광·양자통신' (2018-2022년)
그림25. 디바이스 특성 검증의 주요 체크 포인트
(2) 과학연구비조성사업: '백 년 이상의 초장기 은닉성을 보증하는 정보통신 네트워크 기반기술'(2018-2022년)
그림26. 장거리 QKD 시뮬레이션 결과
(3) 총무성: ‘글로벌 양자암호 통신망 구축을 위한 연구개발’(2020-2024년)
①양자암호통신 고성능화 기술
6. 양자판 사이버 공간의 출현
스마트 센싱 시리즈(7) 로봇용 센서 시장의 동향 ~시장 편~
~앞으로는 일반적인 산업로봇보다 센서 탑재 수가 압도적으로 많은
협동로봇이 로봇용 센서 시장을 견인~
1. 들어가며
1-1. 산업용 로봇과 협동로봇의 개요
(1) 산업용 로봇의 특징
그림1. 산업용 로봇의 주요 유형(이미지)
(2) 협동로봇의 개요
①기본 콘셉트와 주목 기능
그림2. 일반 산업용 로봇(좌)과 협동로봇(우)의 이용 형태
②협동로봇의 업계 동향
그림3. 협동로봇의 제품 예
그림4. 협동로봇의 배치 사례
1-2. 산업로봇·협동로봇용 센서의 개요
(1) 내계 센서의 특징
그림5. 로봇암 구조(좌)와 암 액추에이터 구조
(2) 외계 센서의 특징
그림6. 비전 센서와 협동로봇에 의한 ‘벌크 피킹'
(3) 협동로봇용 센서의 특징
그림7. 협동로봇의 관절용 안전토크센서 배치 예와 이용 예
2. 산업용 로봇과 로봇용 센서의 시장 현황
2-1 산업용 로봇 수요 전망
그림·표1. 산업용 로봇과 서비스 로봇의 세계 시장규모(금액: 2020년)
그림·표2. 산업용 로봇의 세계 시장규모 예측(금액: 2020~2025년 예측)]
그림·표3. 협동로봇의 시장규모 예측(금액: 2020, 2028년)
2-2. 로봇용 센서 시장의 현황과 전망
(1) 로봇용 센서의 시장규모 예측
그림·표4. 산업용 로봇용 센서의 세계 시장규모 예측(금액: 2020~2025년 예측)
(2) 내계 센서와 외계 센서의 시장규모
그림·표5. 산업로봇용 내계/외계 센서의 세계 시장규모(금액: 2020년)
(3) 로봇용 내계 센서 시장의 구성비
그림·표6. 산업로봇용 내계 센서의 종류별 구성비(금액 기준: 2020년)
(4) 로봇용 외계 센서 시장의 내역
그림·표7. 산업로봇 외계 센서의 종류별 구성비(금액 기준: 2020년)
일본의 친환경차의 동향과 향후 전망(2)
~일본 국내의 친환경차는 보통 승용차의 HEV/PHEV가 주체가 된다~
1. 세계와 일본의 자동차 생산과 국내 판매/소유 상황의 특징
1-1. 국내 자동차 판매/소유 특징
(1) 일본 국내 자동차 판매대수의 특징
(2) 일본 국내 자동차 소유대수의 특징
(3) 일본의 친환경차의 실적과 예측
①일본의 친환경차 실적
표1. HEV/PHEV 보유대수 추이(수량: 2017~2020년)
그림1. HEV / PHEV 보유대수 추이(수량: 2017~2020년)
표2. BEV 보유대수 추이(수량: 2017~2020년)
그림2. BEV 보유대수 추이(수량: 2017~2020년)
②일본의 친환경차 예측
표3. 보통 자동차 친환경차의 보유대수 추이 예측(수량: 2021~2030년 예측)
그림3. 보통 자동차 친환경차의 보유대수 추이 예측 (수량: 2021~2030년 예측)
표4. 화물자동차/버스 친환경차의 보유대수 추이 예측(수량: 2021~2030년 예측)
그림4. 화물자동차/버스 친환경차의 보유대수 추이 예측(수량: 2021~2030년 예측)
2. 마치며
표5. 일본 국내 시장과 친환경차의 보유대수 추이 예측(수량: 2021~2030년 전망)
3. 고찰
≪차세대 시장 트렌드≫
수직 공진형 표면 발광 레이저(VCSEL)의 동향
~높은 기술을 인정받고 있었지만 많은 사람들이 예상하지 못했던
스마트폰 얼굴인식시스템에 채택되어 한번에 히트~
1. 수직 공진형 표면 발광 레이저(VCSEL)란
2. VCSEL의 발전 경위
3. VCSEL의 특징과 유망 애플리케이션
3-1. 통신
3-2. 센싱
(1) 제스처 인식
(2) 얼굴인증
(3) 기타 센싱 용도
3-3. 이미징
3-4. 하이파워 응용
3-5. 자동차용 전자기기
3-6. 의료애플리케이션
4. VCSEL의 시장규모 예측
그림·표 1. VCSEL의 세계 시장규모 추이와 예측(금액: 2019~2024년 예측)]
그림·표2. VCSEL 수요 분야별 세계 시장규모 추이와 예측(금액: 2019~2024년 예측)]
그림·표3. VCSEL의 세계 시장 기업 점유율(금액: 2019년)
그림·표4. VCSEL 센싱분야의 세계 시장의 기업 점유율(금액: 2019년)
그림·표5. VCSEL 통신분야의 세계 시장의 기업 점유율(금액: 2019년)
5. VCSEL 및 면발광 레이저 관련 기술에 관한 기업·연구기관의 대응 동향
5-1. 주식회사 실버코재팬
(1) TCAD
(2) 면발광형 반도체 레이저용 시뮬레이션 모듈 「VCSEL™」
그림1. 일반적인 VCSEL 디바이스의 단면도 (좌)상부 DBR층, 하부 DBR층, 활성층을 나타낸 전체 단면도 (우)활성층 부분을 확대한 단면도로 6층의 다중양자우물이 포함되어 있다
그림2. (좌)주종/가로모드에서의 광강도 (우)양자우물 부분을 확대한 단면도로 우물에서의 방사 재결합률을 나타내고 있다
그림3. (좌)인가전압의 함수로서의 출력 광강도 (우)최대 온도 대 디바이스 전류
그림4. (좌)발광 시 VCSEL 내부의 격자온도 콘터 그림 (우)일반적인 VCSEL의 주요한 4개 가로모드에서의 광강도 분포
5-2. 국립대학법인 도쿄공업대학
(1) VCSEL의 특징
그림5. 2차원 어레이 면발광 레이저
(2) VCSEL의 구조
그림6. 단면 출사 레이저(좌)와 면발광 레이저(우)의 구조
그림7. 초기 VCSEL의 역치 전류 추이
그림8. 단면 출사 레이저와 면발광 레이저의 반사율 차이
그림9. VCSEL의 단면 구조 (상)전류 협착이 없는 경우, (하)전류 협착이 있는 경우
5-3. 국립대학법인 도쿄대학
(1) 유전체 나노 멤브레인을 이용한 진공 자외 파장 변환
그림10. 코히런트 VUV 발생 실험 모식도
그림11. 유전체 나노 멤브레인에서 발생하는 VUV-THG의 여기 강도 의존성
(2) 유전체 포토닉 결정을 이용한 원편광 진공 자외 코힐런트 광 발생
그림12. 개발한 VUV 코히런트 원편광 발생법의 개념도
그림13. 제작한 포토닉 결정 나노 멤브레인의 모식도와 SEM 상, 스케일 바의 길이는 1μm
그림14. 포토닉 결정 나노 멤브레인에 원편광 펨토초 레이저를 입사했을 경우에 생기는 VUV THG 스펙트럼 (a)우회전 원편광 입사, (b)좌회전 원편광 입사
5-4. 학교법인 메이조대학
(1) 양자 껍질 (MQS)의 콘셉트
그림15. (좌)MQS 구조의 모식도 (우)실제로 제작한 MQS의 SEM 상
그림16. MQS의 발광 디바이스 응용
그림17. 본 연구에서 개발한 MQS(3D)와 일반적인 MQW(2D)의 모드 이득
(2) GaN 나노와이어의 성장
그림18. 전형적인 GaN 나노 와이어의 SEM 상
(3) MQS 및 p형 껍질의 성장과 MQS의 발광 특성
그림19. 양자 껍질의 면발광 디바이스 전개 (좌)양자 껍질 VCSEL, (우)양자 껍질 포토닉 결정 레이저
5-5. 주식회사 리코
(1) 고속 레이저 프린터용 VCSEL 개발
그림20. VCSEL 프린터에 대한 응용 (좌)VCSEL과 사용부분, (우)VCSEL을 탑재한 고속 프린터
그림21. 리코 VCSEL 단소자의 단면구조
그림22. 리코 VCSEL의 특징: 고출력까지 단봉성으로 좁은 빔 방사각을 실현
그림23. 리코 VCSEL의 특징: 한 방향으로 제어된 편광 특성 실현
(2) 신규 응용을 위한 파장범위 확대와 고출력화 대응
그림24. 다파장 VCSEL 어레이
그림25. 다파장 VCSEL 어레이를 이용한 3차원 계측시스템에 대한 응용
그림26. 고출력 VCSEL 어레이의 TOF 조명 모듈에 대한 응용
5-6. 주식회사 롬
(1) 롬의 반도체 레이저에 대한 대응
그림27. 3D 거리측정을 하는 레이저 광원의 종류와 특징
그림28. 롬의 반도체 레이저 개발 전략
(2) 구동방식의 추이와 제품의 목적
그림29. 3DTOF 발광 디바이스 구동방식 비교
그림30. VCSEL 모듈 기술①: 구동방식의 추이와 제품의 목적
(3) VCSEL의 구조와 기술의 포인트
그림31. FPLD와 VCSEL의 도파경로 차이
(4) 1 패키지화에 의한 고출력화
그림32. VCSEL 모듈 기술②: 1패키지화에 의한 고출력화
(5) 향후 전개
6. VCSEL의 장래 전망
≪시기적절 콤팩트 리포트≫
자동차용 CFRP 세계 수요 예측
~CASE로부터 경량화로의 게임 체인지를 주시해
CFRP의 요소기술 확립이 급선무~
들어가며
1. 시장 개황
2. 분야별 동향
3. 주목 토픽
3-1. 지역별 자동차용 CFRP 수요량(2020년)
3-2. 채택 부위별 자동차용 CFRP 수요량(2020년)
4. 장래 전망
그림1. 자동차용 CFRP 세계 시장규모 추이·예측(금액: 2019~2030년 예측)
그림2. 자동차용 CFRP 채택 부위별 구성비(중량 기준: 2020년)
